ХРАНЕНИЕ ЗЕРНА: ПРОБЛЕМЫ, ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ

ХРАНЕНИЕ ЗЕРНА: ПРОБЛЕМЫ, ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ
Манасян С.К. Андгуладзе И.С.
Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск, Россия
ООО «НовоТех», Красноярск, Россия
Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда содействия
развития малых форм предприятий в научно-технической сфере
The article deals with grain characteristics that should be taken into account in
the storage, drying and handling process.
Одной из важнейших задач, обеспечивающих устойчивое развитие
страны и ее продовольственную безопасность, является увеличение
производства зерна, сокращение потерь на всех стадиях. Задача увеличения
производства зерна должна решаться не только путем увеличения валового
сбора, но и улучшения качества послеуборочной обработки и хранения, так как
качество зерна – второй урожай. Надежное и длительное хранение миллионов
тонн зерна – дело затратное и трудоемкое. Оно неразрывно связано с
правильным учетом свойств зерна, как объекта сушки, обработки и хранения.
Основные свойства зерна, требующие особого учета при сушке и
хранении: влажность; температура; состояние оболочки; липкость;
однородность; форма, размеры и скважность; натура; насыпная плотность;
сыпучесть (угол естественного откоса, внешнее и внутреннее трение);
заряжаемость; теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность [1].
Выращенный урожай в силу биологической природы зерновых культур
во избежание порчи и потерь необходимо убрать в сжатые сроки и в
зависимости от состояния зерна и семян требуется высокими темпами провести
их послеуборочную обработку. Следует отметить, что в России более половины
урожая зерна нуждается в незамедлительной (за 2-5 суток) обработке, основные
потери его происходят на этапах уборки и послеуборочной обработки. В
отдельные годы во многих хозяйствах и регионах они достигали 10% объема
собранного урожая, что соответствует оценке ФАО средних мировых потерь
зерновых (для отдельных менее развитых стран дается оценка 30-50%) [2].
Зерновая масса – живая система, не находящаяся в состоянии «покоя»,
поэтому при ее обработке необходимо соблюдать специальные режимы
обработки, а при хранении вести непрерывное наблюдение. Особое внимание
следует уделять предупреждению травмирования зерна. Нарушения оболочек,
зародыша, появление трещин, царапин, раскол зерна сильно сказываются на его
качестве. В нем происходят биохимические изменения, оно может
самосогреваться, что ухудшает его потребительские свойства. В результате
действия микроорганизмов и вредителей хлебных запасов зерно может стать
даже токсичным и будет непригодным на продовольственные или кормовые
цели, не говоря уже об использовании его на семена. При неправильном
хранении уменьшается и масса зерна.
Другие причины ухудшения качества зерна – содержание в зерне влаги
сверх равновесной (активной) и наличие примесей. Состояние по влажности и
засоренности зерна, поступающего на технологические линии послеуборочной
обработки и в зернохранилища (во многом определяющее степень сохранения
природных свойств), напрямую зависит от уровня оснащенности уборочной
техникой [3]. При достаточном количестве и техническом уровне уборочной
техники можно выбрать благоприятный для уборки момент времени и получить
зерно, более выровненное по качеству, с меньшей влажностью и
засоренностью.
Следует иметь в виду, что влажность зерна после уборки больше чем до
уборки, ввиду того, что большая часть влаги в соломе и сорняках (имеющих
заведомо большую влажность) переходит на само зерно [4]. Большую роль
играют климатические факторы, которые редко бывают в уборочный и
послеуборочный периоды оптимальными, особенно в регионах т.н.
рискованного земледелия. Быстрая механизированная уборка не оставляет
времени для активного и пассивного вентилирования зерна на открытом
воздухе (несмотря на очевидную эффективность использования естественной
сушки для подсушки), так как процесс искусственной сушки необходимо
начинать с момента поступления свежеубранного зерна.
Несмотря на то, что при полной спелости зерна его влажность в сухую
погоду снижается до 14%, рекомендуется убирать комбайнами зерновые в
середине восковой спелости, так как в фазе полной спелости будут иметь место
значительно большие потери; кроме осыпания зерно в этой фазе еще и
наиболее чувствительно к влаге (очень легко поглощает и выделяет влаги,
приобретая наибольшую гигроскопичность).
В среднем по России нагрузка на один зерноуборочный комбайн
превышает 250 га (в США 82, в Германии 67 га), что осложняет приведение
зерна в стойкое для хранения состояние [2]. Уровень травмирования зерна
комбайнами может достигать 60% и более(в результате неправильного
функционирования комбайна, или избыточной влажности зерна при уборке,
выше 18% и интенсивной механической транспортировки), причем в большей
мере травмируется биологически неполноценное зерно. Поражение
микроорганизмами дробленых зерен в 10…12 раз больше, чем полноценных.
Сушка зерна ускоряет процесс его послеуборочного дозревания,
обеспечивает стойкость при хранении, улучшает технологические и посевные
качества зерна. В настоящее время имеются высокопроизводительные
автоматизированные зерносушильные установки. Однако при небольших
объемах производства и невысокой влажности свежеубранного зерна их
применение нерентабельно в условиях коллективных, фермерских хозяйств,
селекционно-семеноводческих станций, так как связано с большими
капитальными вложениями, высокими энергозатратами. Недостатком
высокотемпературных зерносушилок также является загрязнение зерна и
окружающей
среды
токсичными
продуктами
горения
топлива;
неравномерность нагрева зерновой массы и образование трещин, вызываемое
высокой скоростью сушки, что снижает технологические и посевные качества
зерна.
Техника сушки зерна развивается по пути перехода от обработки
плотного, малоподвижного слоя к обработке отдельных зерен в кипящем слое и
в пневмотрубе, а также совмещения операций по обработке [3]. В связи с тем,
что в этих условиях теплообмен протекает значительно интенсивнее, чем
массообмен, при сушке зерна значительной влажности (начальная влажность
порядка 20 % и более) целесообразно применение комбинированных циклов
нагрева и охлаждения. При этом известная часть влаги удаляется в процессе
охлаждения зерна, нагретого до оптимальной температуры, с использованием
самоиспарения и явления термовлагопроводности, что переводит последнее из
разряда вредных явлений в полезные [4].
Применение естественной сушки зерна на току или напольных
зерносушилок с электрокалориферами требует больших затрат труда и
электроэнергии. В то же время представляется перспективным использование
активной естественной сушки с гелиоустановками и аккумуляторами энергии в
составе хранилищ или зерносушилок. В самом деле, расчеты показывают, что
стоимость только топлива, расходуемого на сушку зерна, составляют примерно
половину от цены его реализации [5].
Источниками тепла в случае использования данного подхода в
хранилище являются обычная печь на твердом или жидком топливе и
солнечный коллектор, совмещенный с наружной южной стеной. Нагретый
коллектором воздух поступает в помещение через люки (закрываемые на ночь
и в холодную пасмурную погоду) под потолком и, смешавшись с теплым
воздухом от печи вентилятором, направляется по вертикальному воздуховоду
вниз, в подпольное пространство, заполненное гравием и галькой,
аккумулирующими тепло. Отсюда оно поступает через пол и специальные
зазоры вдоль стен в помещение. Сокращение теплопотерь может быть
достигнуто как в результате планировочных мероприятий, так и при помощи
специальных устройств. Основной задачей планировки является выбор
оптимальной
формы
хранилища
с
минимальным
периметром
нетепловоспринимающих стен, с увеличением южного фронта. Учитывая также
и распределение давления зерна по горизонтальным и вертикальным сечениям,
можно рекомендовать круглое (цилиндрический силос) или полукругло трапециодальное (для здания хранилища) сечение. Аккумулятор (из гальки и
гравия) за счет накопления в течение дня тепловой энергии и увеличенная тяга
(в вытяжной трубе) препятствуют образованию конденсата в хранилище и
повышению влажности зерна в период дождей, что позволяет хранить зерно в
течение всего периода без потери качества.
Другим перспективными направлениями представляются хранение зерна
в среде инертных газов (азот), при высоком содержании диоксида углерода и
при очень низкой концентрации кислорода. При этом дополнительно
появляются следующие преимущества: отсутствие необходимости в
фумигации, замедление и прекращение развития плесеней, снижение
активности насекомых, исключение колебаний температуры зерновой массы и
самосогревания, сохранность зерна при критической влажности в течение
значительно более длительного времени (чем при наличии атмосферного
воздуха), лучшее и значительно более продолжительное поддержание
жизнеспособности и свойств зерна без применения дополнительных мер [2].
Опыт показывает, что для надежной сохранности зерна в РФ необходимы
зернохранилища, общая вместимость которых превышает среднегодовой
валовой сбор в 1,5-1,8 раза. Это позволяет компенсировать годичные колебания
урожая, учесть объемную массу зерна различных культур, раздельно вести
обработку и хранение разнокачественных партий зерна, иметь переходящий
остаток зерна в объеме до 20% потребления.
Литература
1. Цугленок, Н.В. Методика определения теплофизических свойств зернового
материала [Текст] / Н.В. Цугленок, С.К. Манасян, Н.В. Демский, Н.Н. Конусов
// Вестник КрасГАУ, № 4. – Красноярск, 2007. – C. 131–133.
2. Боуманс Г. Эффективная обработка и хранение зерна / Пер. с англ. – М.:
Агропромиздат, 1991. – 607 с.
3. Манасян, С.К. Комбинированная бункерная установка для сушки и
очистки зернового материала [Текст] / С.К.Манасян, О.В. Пиляева // Вестн.
КрасГАУ. – 2008.– № 6. – С. 135-138.
4. Манасян, С.К. Камерная зерносушилка [Текст] / С.К.Манасян // Вестн.
КрасГАУ. –2009. – № 2. – С. 166-170.
5. Байдаков Е.М. Применение возобновляемых источников энергии для
сушки зерна // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. –
№7. – 2009. – с.32-36.